JP3162531B2 - Lithium secondary battery - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、リチウム二次電池に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium secondary battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、負極活物質としてリチウムを用い
た非水電解質電池は高エネルギー密度電池として注目さ
れており、正極活物質に二酸化マンガン(MnO2 )、
フッ化炭素[(CF2 )n ]、塩化チオニル(SOCl
2 )等を用いた一次電池は、既に電卓、時計の電源やメ
モリのバックアップ電池として多用されている。2. Description of the Related Art In recent years, non-aqueous electrolyte batteries using lithium as a negative electrode active material have attracted attention as high energy density batteries, and manganese dioxide (MnO 2 ) has been used as a positive electrode active material.
Fluorocarbon [(CF 2 ) n ], thionyl chloride (SOCl
Primary batteries using 2 ) and the like are already widely used as power supplies for calculators, watches, and as backup batteries for memories.
【0003】さらに、近年、VTR、通信機器などの各
種の電子機器の小型、軽量化に伴いそれらの電源として
高エネルギー密度の二次電池の要求が高まったため、リ
チウムを負極活物質とするリチウム二次電池の研究が活
発に行われている。Further, in recent years, as various electronic devices such as VTRs and communication devices have become smaller and lighter, the demand for a secondary battery having a high energy density has increased as a power source for these devices. Research on secondary batteries is being actively conducted.
【0004】リチウム二次電池は、負極にリチウムを用
い、電解液としては、溶媒として炭酸プロピレン(P
C)、1,2−ジメトキシエタン(DME)、γ−ブチ
ロラクトン(γ−BL)、テトラヒドロフラン(TH
F)等の非水溶媒中にLiClO4 ,LiBF4 ,Li
AsF6 等のリチウム塩を溶解した非水電解液やリチウ
ムイオン伝導性固体電解質を用い、また、正極活物質と
しては主にTiS2 ,MoS2 ,V2 O5 ,V6 O13,
MnO2 等のリチウムとの間でトホケミカル反応すする
化合物を用いることが研究されている。A lithium secondary battery uses lithium as a negative electrode and uses propylene carbonate (P) as a solvent as an electrolyte.
C), 1,2-dimethoxyethane (DME), γ-butyrolactone (γ-BL), tetrahydrofuran (TH
F) in a non-aqueous solvent such as LiClO 4 , LiBF 4 , Li
A non-aqueous electrolytic solution in which a lithium salt such as AsF 6 is dissolved or a lithium ion conductive solid electrolyte is used. As the positive electrode active material, TiS 2 , MoS 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 ,
The use of compounds that undergo a tohochemical reaction with lithium, such as MnO 2, has been studied.
【0005】しかしながら、上述した如くのリチウム二
次電池は、現在まだ実用化されていない。この主な理由
は、充放電効率が低く、しかも充放電が可能な回数(サ
イクル寿命)が短いためである。この原因は、負極のリ
チウムと非水電解液との反応によるリチウムの劣化によ
るところが大きいと考えられている。すなわち、放電時
にリチウムイオンとして非水電解液中に溶解したリチウ
ムは、充電時に析出する際に溶媒と反応し、その表面が
一部不活性化される。このため充放電を繰り返していく
と、デンドライド状(樹枝状)や小球状にリチウムか析
出し、さらにはリチウムが集電体より脱離するなどの現
象が生じる。[0005] However, the lithium secondary battery as described above has not yet been put to practical use. The main reason for this is that the charge / discharge efficiency is low and the number of times that charge / discharge can be performed (cycle life) is short. It is considered that this is largely due to the deterioration of lithium due to the reaction between the lithium of the negative electrode and the non-aqueous electrolyte. That is, lithium dissolved in the non-aqueous electrolyte as lithium ions at the time of discharge reacts with the solvent at the time of deposition at the time of charging, and its surface is partially inactivated. Therefore, when charge and discharge are repeated, lithium precipitates in a dendritic (dendritic) or small spherical shape, and further, phenomena such as detachment of lithium from the current collector occur.
【0006】このようなことから、リチウム二次電池に
組み込まれる負極としてリチウムを吸蔵放出する炭素質
物、例えばコークス、樹脂焼成体、炭素繊維、熱分解気
相炭素などを用いることによって、リチウムと、非水電
解液との反応、さらにはデンドライド析出による負極特
性の劣化を改善することが提案されている。[0006] Therefore, by using a carbonaceous material that absorbs and desorbs lithium, such as coke, a resin fired body, carbon fiber, and pyrolysis gas phase carbon, as the negative electrode incorporated in the lithium secondary battery, It has been proposed to improve the reaction with a non-aqueous electrolyte and the deterioration of the negative electrode characteristics due to the precipitation of dendrites.
【0007】炭素質物を用いたリチウム二次電池の負極
においては、炭素質物の中でも主に、炭素原子からなる
六角網面層が積み重なった構造(黒鉛構造)の部分にお
いて、前記の層と層の間の部分にリチウムイオンが出入
りすることにより充放出を行うと考えられている。ゆえ
に、リチウム二次電池の負極には、ある程度黒鉛構造の
発達した炭素質物を用いる必要があるが、黒鉛化の進ん
だ巨大結晶を粉末化した炭素質物を非水電解液中で負極
として用いると非水電解液が分解し、結果として電池の
容量、及び充放電効率が低くなる。特に高電流密度で電
池を作動させると、容量、充放電効率、放電時の電圧の
低下が著しい。また充放電サイクルが進むに従い炭素質
物の結晶構造あるいは微細構造が崩れ、リチウムの吸蔵
放出能が劣化し、サイクル寿命が悪いという問題点があ
った。[0007] In the negative electrode of a lithium secondary battery using a carbonaceous material, the above-mentioned layers are mainly formed in a portion of a carbonaceous material having a structure in which hexagonal mesh layers composed of carbon atoms are stacked (graphite structure). It is considered that charging and discharging are performed by lithium ions entering and exiting between the portions. Therefore, it is necessary to use a carbonaceous material with a somewhat developed graphite structure for the negative electrode of a lithium secondary battery.However, if a carbonaceous material obtained by pulverizing a graphitized giant crystal is used as a negative electrode in a non-aqueous electrolyte, The non-aqueous electrolyte is decomposed, and as a result, the capacity of the battery and the charge / discharge efficiency are reduced. In particular, when the battery is operated at a high current density, the capacity, charge / discharge efficiency, and voltage at the time of discharge significantly decrease. Further, as the charge / discharge cycle progresses, there is a problem that the crystal structure or microstructure of the carbonaceous material is destroyed, the ability to occlude and release lithium is deteriorated, and the cycle life is poor.
【0008】また、黒鉛化の進んだ炭素繊維において
も、粉末にすると非水電解液が分解し、巨大結晶の粉末
を用いた場合と同様に、負極としての性能が大幅に低下
するなどの問題点を有していた。[0008] Further, even in the case of graphitized carbon fibers, the non-aqueous electrolyte solution is decomposed when powdered, and the performance as a negative electrode is greatly reduced as in the case of using giant crystal powder. Had a point.
【0009】一方、黒鉛化度の低いコークスや炭素繊維
等の炭素化物では、溶媒の分解はある程度抑えられるも
のの、容量、充放電効率が少なく、また、サイクル寿命
が悪いことなどの問題点を有している。On the other hand, in the case of carbonized products such as coke and carbon fiber having a low degree of graphitization, although the decomposition of the solvent can be suppressed to some extent, there are problems such as low capacity, low charge / discharge efficiency, and poor cycle life. are doing.
【0010】従来、特開昭62-268058 号公報、特開平2-
82466 号公報、特開平4-61747 号公報、特開平4-115458
号公報、特開平4-184862号公報、特開平4-190557号公報
等に開示されているように種々の炭素化物や黒鉛化物の
黒鉛化度を制御し、最適な黒鉛層構造のパラメータを有
する炭素物質やそれを負極に用いた電池の電池構成につ
いて提案されてきたが、十分な特性を有するリチウム二
次電池は得られていない。Conventionally, JP-A-62-268058 and JP-A-2-2-268058
No. 82466, JP-A-4-61747, JP-A-4-115458
JP, JP-A-4-184862, JP-A-4-190557 and the like to control the degree of graphitization of various carbonized and graphitized, and has the optimal graphite layer structure parameters Although a carbon material and a battery configuration of a battery using the same as a negative electrode have been proposed, a lithium secondary battery having sufficient characteristics has not been obtained.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたもので、高容量でサイクル
寿命、など電池特性上優れたリチウム二次電池を提供す
るものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a lithium secondary battery having high capacity and excellent cycle characteristics such as cycle life.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、コバ
ルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、チタン、モリ
ブデン又は鉄から選ばれる少なくとも一種以上の金属を
主体とするリチウム金属化合物を活物質とする正極と、
リチウムイオンを吸蔵・放出し、示差熱分析で700℃
以上に発熱ピークを有しかつX線回折による黒鉛構造の
(101)回折ピーク(P101)と(100)回折ピー
ク(P100)のピーク強度比(P101/P100)が0.7
以上2.2以下の炭素質物の粉末を含む負極と、非水電
解液とを備えたリチウム二次電池であって、正極の厚さ
と負極の厚さの比は2:1〜0.9 :1とし、かつ正極単
位面積当たりの重量と負極の単位面積当たりの重量の比
は4:1〜2:1とすることを特徴とするリチウム二次
電池である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a positive electrode comprising, as an active material, a lithium metal compound mainly containing at least one metal selected from cobalt, nickel, manganese, vanadium, titanium, molybdenum or iron. ,
Occludes and releases lithium ions, 700 ° C by differential thermal analysis
As described above, the peak intensity ratio (P 101 / P 100 ) of the (101) diffraction peak (P 101 ) and the (100) diffraction peak (P 100 ) of the graphite structure having an exothermic peak and X-ray diffraction is 0.7.
A lithium secondary battery comprising a negative electrode containing a carbonaceous material powder of 2.2 or more and a non-aqueous electrolyte, wherein the ratio of the thickness of the positive electrode to the thickness of the negative electrode is 2: 1 to 0.9: 1. And a ratio of the weight per unit area of the positive electrode to the weight per unit area of the negative electrode is from 4: 1 to 2: 1.
【0013】[0013]
【0014】[0014]
【0015】本発明に係る負極の炭素質物は、黒鉛構造
のX線回折による(101)回折ピーク(P101)と
(100)回折ピーク(P100)の強度比P101/P100
が0.7以上2.2 以下である。なお、本明細書中のX線回
折による(101)回折ピーク(P101)と(100)
回折ピーク(P100)のピーク強度比(P101/P100)
はピークの高さ比から求めたものである。The carbonaceous material of the negative electrode according to the present invention has an intensity ratio P 101 / P 100 of the (101) diffraction peak (P 101 ) and the (100) diffraction peak (P 100 ) by X-ray diffraction of a graphite structure.
Is not less than 0.7 and not more than 2.2. The (101) diffraction peak (P 101 ) and (100) by X-ray diffraction in this specification.
Peak intensity ratio of the diffraction peak (P 100) (P 101 / P 100)
Is obtained from the peak height ratio.
【0016】ピ−ク強度比(P 101 /P 100 )が上記範
囲の炭素質物は、黒鉛構造が適度に発達しており、か
つ、黒鉛構造において積み重なった六角網面層が互いに
適度なずれ、ねじれ、角度を有しているものと考えられ
る。このように積み重なった六角網面層が互いに適度な
ずれ、ねじれ、角度を有していると、六角網面層の層間
においてリチウムイオンの拡散がしやすくなり、多くの
リチウムイオンが可逆的に吸蔵・放出される性質を示す
ものと考えられる。また、その様な炭素質物は、リチウ
ムイオンの層間へ吸蔵・放出に伴う黒鉛構造の崩れが生
じにくいと考えられる。リチウムイオンの層間への吸蔵
・放出により黒鉛構造が崩れると、リチウムイオンの吸
蔵・放出量が減少すると共に、非水溶媒に対し活性な面
が生じ溶媒が還元分解されやすくなると考えられる。ま
た、崩れた微細な結晶も同時に溶媒などを還元分解する
と考えられる。 The peak intensity ratio (P 101 / P 100 ) is within the above range.
The carbonaceous material in the box has a moderately developed graphite structure.
The hexagonal mesh layers stacked in the graphite structure
It is considered that there is moderate displacement, twist, and angle
You. The hexagonal mesh layers stacked in this way
If it has misalignment, twist, or angle,
Diffusion of lithium ions in
Shows the property of reversibly occluding and releasing lithium ions
It is considered something. Also, such carbonaceous materials are
The graphite structure collapses due to occlusion and release between muons
It is considered difficult to handle. Occlusion of lithium ions between layers
・ If the graphite structure collapses due to release, lithium ion absorption
Reduced storage / release amount and active surface for non-aqueous solvent
Is thought to occur, and the solvent is likely to undergo reductive decomposition. Ma
In addition, broken fine crystals also simultaneously reduce and decompose solvents.
it is conceivable that.
【0017】前記ピ−ク強度比(P 101 /P 100 )が上
記の値を越えた炭素質物は、(例えば、天然黒鉛など)
黒鉛構造が発達し、六角網面層のずれ、ねじれ、角度が
少な い物である。この様な炭素質物は、とくにハイレー
トの充放電条件(例えば 0.5mA/cm 2 以上)においては
リチウムイオンの吸蔵・放出量がかえって減少し、ま
た、その表面は非水溶媒に対して活性であり、該溶媒が
還元分解しやすくなると考えられ、リチウム二次電池の
容量、充放電効率、及びサイクル寿命特性が低下する。 The peak intensity ratio (P 101 / P 100 ) is higher
Carbonaceous materials exceeding the above values (for example, natural graphite, etc.)
With the development of graphite structure, misalignment, twist, and angle of the hexagonal mesh layer
Are those not small. Such carbonaceous materials are especially
Under charge / discharge conditions (for example, 0.5 mA / cm 2 or more)
The amount of occluded and released lithium ions is rather reduced.
In addition, the surface is active against a non-aqueous solvent, and the solvent is
It is thought that reductive decomposition is likely to occur.
The capacity, charge / discharge efficiency, and cycle life characteristics decrease.
【0018】一方、ピ−ク強度比(P 101 /P 100 )が
上記範囲より小さい炭素質物は、黒鉛構造が未発達の炭
素質物が炭素質物中に多く混在し、六角網面層のずれ、
ねじれ、角度が大きすぎる物であり、リチウムイオンの
六角網面層の層間への可逆的な吸蔵・放出が少ないもの
と考えられ、リチウム二次電池の容量、充放電効率、及
びサイクル寿命特性が低下する。また、ピ−ク強度比
(P 101 /P 100 )の値は0.8 以上1.8 以下であるもの
が、電池容量、充放電効率、およびサイクル寿命特性が
向上し、より好ましい。 On the other hand, the peak intensity ratio (P 101 / P 100 )
Carbonaceous materials smaller than the above range are those with undeveloped graphite structures.
Substantial substances are often mixed in carbonaceous substances, and the displacement of hexagonal mesh layer,
The twist and angle are too large.
Those with little reversible occlusion / release between hexagonal mesh layers
It is considered that the capacity, charge / discharge efficiency,
And the cycle life characteristics decrease. Also, peak intensity ratio
Those values of (P 101 / P 100) is 0.8 to 1.8
However, battery capacity, charge / discharge efficiency, and cycle life characteristics
Improved and more preferred.
【0019】本発明に係る負極の炭素質物は、X線解析
で得られる(002)面の平均面間隔(d 002 )が0.344
0nm以下であることが望ましい。以上の範囲である炭素
質物は、黒鉛構造がある程度発達しており、六角網面層
の層間の間隔が、リチウムイオンのスムースな吸蔵・放
出反応に適している。以上の範囲を逸脱すると、容量が
低下し、また、充放電時の過電圧が大きくなり、また、
電池の放電時の電圧の平坦性が低くなる。より好ましく
は、(d002)が0.3358nm以上0.3440nm以下である。さ
らに好ましい範囲は、0.3359nm以上0.3380nm以下であ
る。 The carbonaceous material of the negative electrode according to the present invention is analyzed by X-ray analysis.
Average spacing (d 002 ) of (002) plane obtained by
Desirably, it is 0 nm or less. The carbonaceous material having the above range has a graphite structure developed to some extent, and the interval between the layers of the hexagonal mesh layer is suitable for a smooth absorption / release reaction of lithium ions. If the above range is not satisfied, the capacity will decrease, and the overvoltage during charging and discharging will increase,
The flatness of the voltage at the time of discharging the battery is reduced. More preferably, (d 002 ) is 0.3358 nm or more and 0.3440 nm or less. A more preferred range is from 0.3359 nm to 0.3380 nm.
【0020】本発明に係る負極の炭素質物は、示差熱分
析による発熱ピークを700 ℃以上に有する。示差熱分析
による発熱ピークの値は、炭素質物の炭素−炭素間の結
合力の尺度となるものである。この範囲に発熱ピークを
有する炭素質物は、黒鉛構造が適度に発達しており、黒
鉛構造における六角網面層の層間へリチウムイオンが可
逆的に吸蔵・放出される性質を示す。また、非水溶媒に
対し活性な無定型炭素が少ない炭素質物であると考えら
れる。The carbonaceous material of the negative electrode according to the present invention has an exothermic peak at 700 ° C. or higher by differential thermal analysis. The value of the exothermic peak by differential thermal analysis is a measure of the carbon-carbon bonding force of the carbonaceous material. A carbonaceous material having an exothermic peak in this range has a property in which a graphite structure is appropriately developed and lithium ions are reversibly inserted and released between layers of a hexagonal mesh layer in the graphite structure. Further, it is considered that the carbonaceous material has a small amount of amorphous carbon active in the non-aqueous solvent.
【0021】前記発熱ピークが 700℃未満にしか存在し
ない炭素質物であると、黒鉛構造が未発達の炭素質物が
炭素質物中に混在するため、リチウムイオンの、黒鉛構
造における六角網面の層間への可逆的な出入りが少ない
ものと考えられる。また非水溶媒に対し活性な微粉末の
無定型炭素が多く存在し、非水溶媒が還元分解されやす
くなると考えられる。 The exothermic peak only exists below 700 ° C.
If the carbonaceous material is not
Since it is present in carbonaceous materials, it has a graphite structure of lithium ions.
Reversible entry and exit between hexagonal mesh layers between layers
It is considered something. In addition, fine powders active against non-aqueous solvents
A large amount of amorphous carbon is present, and non-aqueous solvents are easily reduced and decomposed
It is thought to be.
【0022】つまり、 リチウム二次電池の負極に用い
る炭素質物として、黒鉛層構造が適度に発達し、あるい
はさらにその黒鉛構造における積み重なった六角網面層
が、互いに適度なずれ、ねじれ、角度を有したものを用
いることにより、負極におけるリチウムイオンの吸蔵・
放出反応がスムーズに進行し、しかも非水溶媒に対して
活性な炭素が少ないため非水溶媒の還元分解を抑える。That is, As carbonaceous material used for the negative electrode of a lithium secondary battery, the graphite layer structure is developed moderately, there have
Furthermore, by using a stack of hexagonal mesh layers in the graphite structure that have an appropriate shift, twist, and angle, the lithium ion occlusion and
The release reaction proceeds smoothly and the amount of active carbon in the non-aqueous solvent is small, so that reductive decomposition of the non-aqueous solvent is suppressed.
【0023】上記の示差熱分析による発熱ピークの値
は、さらに好ましくは 800℃以上であるものがよい。ま
たより好ましくは、840 ℃以上であることが好ましい。
なお、本明細書中においては示差熱分析の値は、昇温速
度10℃/分、試料重量3mg、空気中の条件で測定したも
のである。The value of the exothermic peak in the above differential thermal analysis is more preferably 800 ° C. or more. More preferably, the temperature is 840 ° C. or higher.
In the present specification, the values of the differential thermal analysis are measured under conditions of a heating rate of 10 ° C./min, a sample weight of 3 mg, and air.
【0024】 また、本発明に係る負極の炭素質物は、X
線回折により得られる(110)面の回折ピークによる
黒鉛構造のa軸方向の結晶子の平均長さ(La)が20nm
以上100nm 以下であることが好ましい。また、(La)
の値は、40nm以上80nmであることがより好ましい。な
お、本明細書中におけるX線回折により得られる(11
0)面の回折ピークによる黒鉛構造のa軸方向の結晶子
の平均長さ(La)はシェラーの式の形状因子Kが0.89
としたときの値である。なお、炭素質物の黒鉛構造にお
けるa軸面とc軸面の比(La/Lc)は0.5 〜2.0 で
あることが好ましい。より好ましくは0.5 〜1.5 の範囲
であるとよい。この範囲にあると、Liイオンの挿入反
応がスムーズとなり、利用率が向上するものである。[0024] The carbonaceous material of the negative electrode according to the present invention has X
By diffraction peak of (110) plane obtained by X-ray diffraction
The average length (La) of the crystallite in the a-axis direction of the graphite structure is 20 nm
It is preferably at least 100 nm. Also, (La)
Is more preferably 40 nm or more and 80 nm. What
Incidentally, it is obtained by X-ray diffraction in this specification (11
0) Crystallite in a-axis direction of graphite structure by diffraction peak of plane
Has an average length (La) of 0.89 when the form factor K of Scherrer's equation is 0.89.
Is the value when Note that the graphite structure of carbonaceous material
The ratio of the a-axis plane to the c-axis plane (La / Lc) is 0.5 to 2.0.
Preferably, there is. More preferably in the range of 0.5 to 1.5
It is good. Within this range, Li ion insertion
The response becomes smoother, and the utilization rate improves.
【0025】(La)がこの範囲である炭素質物は、黒
鉛構造が適度に発達しており、かつ結晶子のa軸方向の
長さが適度であるため、リチウムイオンが六角網面層の
層間に拡散しやすくなり、また、リチウムイオンの出入
りするサイトが多くなり、リチウムイオンがより多く吸
蔵・放出できる性質を示す。In the carbonaceous material having (La) in this range, the graphite structure is appropriately developed and the length of the crystallite in the a-axis direction is moderate, so that lithium ions can be intercalated between the hexagonal mesh layers. More easily, and the number of sites where lithium ions enter and exit increases, indicating that lithium ions can be absorbed and released more.
【0026】(La)が100nm を越えた炭素質物は、巨
大結晶となり、リチウムイオンが六角網面層の層間へ拡
散しにくくなり、リチウムイオンの吸蔵・放出量が確保
しにくくなる。また、その表面は、非水溶媒に対して活
性であり、該溶媒が還元分解しやすくなる。また、(L
a)が20nm以下の炭素質物は、黒鉛構造が未発達の炭素
質物が炭素質物中に多く混在するため、リチウムイオン
の六角網面層の層間への可逆的な吸蔵・放出が少ないも
のと考えられる。The carbonaceous material whose (La) exceeds 100 nm becomes a giant crystal, making it difficult for lithium ions to diffuse between the layers of the hexagonal mesh layer, and making it difficult to secure the amount of occluded and released lithium ions. In addition, the surface is active with respect to a non-aqueous solvent, and the solvent is liable to undergo reductive decomposition. Also, (L
It is considered that the carbonaceous material having a) of 20 nm or less has less reversible occlusion and release of lithium ions between the layers of the hexagonal mesh layer because the carbonaceous material with an undeveloped graphite structure is often mixed in the carbonaceous material. Can be
【0027】また、本発明に係る負極の炭素質物は、X
線回折により得られるc軸方向の結晶子の大きさ(L
c)は、15nmより大きいことが好ましい。より好ましい
(Lc)は20nm以上100nm 以下である。(Lc)が上記
の範囲であると、黒鉛構造が適度に発達し、リチウムイ
オンが多く可逆的に吸蔵・放出される性質を示す。本明
細書中におけるX線回折により得られるc軸方向の結晶
子の大きさ(Lc)は、シェラーの式の形状因子Kが0.
89としたときの値である。Further, the carbonaceous material of the negative electrode according to the present invention comprises X
Of crystallite in the c-axis direction obtained by X-ray diffraction (L
c) is preferably greater than 15 nm. More preferably, (Lc) is 20 nm or more and 100 nm or less. When (Lc) is in the above range, the graphite structure develops moderately and exhibits a property of reversibly occluding and releasing a large amount of lithium ions. In the present specification, the crystallite size (Lc) in the c-axis direction obtained by X-ray diffraction is such that the form factor K in Scherrer's equation is 0.
This is the value when 89 is set.
【0028】なお、本明細書中に記載したX線回折によ
る測定のデータは全てCuKαをX線源、標準物質に高
純度シリコンを使用した。(La)、(d002 )、(L
c)は各回折ピークの位置、及び半値幅から求めた。算
出方法としては、半値幅中点法を用いた。The data of the measurement by X-ray diffraction described in this specification all used CuKα as an X-ray source and high-purity silicon as a standard substance. (La), (d 002 ), (L
c) was determined from the position of each diffraction peak and the half width. As a calculation method, a half-width midpoint method was used.
【0029】また、本発明に係る負極の炭素質物を構成
する黒鉛構造と、乱層構造の比率の尺度としては、アル
ゴンレーザ(波長514.5nm )を光源として測定された炭
素質物のラマンスペクトルがある。前記炭素質物につい
て測定されるラマンスペクトルには、1360cm-1付近に現
れる乱層構造に由来するピークと、1580cm-1付近に現れ
る黒鉛構造に由来するピークが存在する。そのピーク強
度比、すなわち前記アルゴンレーザラマンスペクトル
(波長514.5nm )における1580cm-1のピーク強度(R
2)に対する1360cm-1のピーク強度(R1)の比(R1
/R2)の値が、0.7 以下の炭素質物を用いることが好
ましい。As a measure of the ratio between the graphite structure and the turbostratic structure constituting the carbonaceous material of the negative electrode according to the present invention, there is a Raman spectrum of the carbonaceous material measured using an argon laser (wavelength: 514.5 nm) as a light source. . In the Raman spectrum measured for the carbonaceous material, there are a peak derived from a turbostratic structure appearing around 1360 cm -1 and a peak derived from a graphite structure appearing around 1580 cm -1 . The peak intensity ratio, that is, the peak intensity (R at 1580 cm -1 in the argon laser Raman spectrum (wavelength 514.5 nm))
Ratio of peak intensity (R1) at 1360 cm -1 to 2) (R1
It is preferable to use a carbonaceous material having a value of / R2) of 0.7 or less.
【0030】また、本発明に係る負極の炭素質物は、2.
15g/cm3 以上が好ましい。真密度は、黒鉛化度の高さ
を示す尺度となる。本発明に係る負極の炭素質物は粒度
分布が1μm以上100 μm以下の範囲に90体積%以上が
存在し、かつ平均粒径が1μm以上80μm以下であるこ
とが好ましい。また、N2 ガス吸着のBET法による比
表面積を 0.1〜40 m2 /gにすることが適当である。以
上の範囲の炭素質物は、負極の充填密度が高くなると同
時に、非水溶媒に対し活性な、黒鉛結晶構造の崩れた炭
素質物、あるいは無定型炭素の含有が少なくなり、非水
溶媒の還元分解を抑えられる。さらに粒径が 0.5μm以
下の微粒子を粒度分布において5体積%以下の炭素質物
は、黒鉛結晶構造の崩れた炭素質物あるいは無定型炭素
がさらに少なく、非水溶媒の還元分解が減少する。逆
に、粒度分布および、N2 ガス吸着のBET法による比
表面積が大きくなり過ぎると、無定型炭素質物の含有及
び黒鉛結晶構造の崩れた炭素質物の含有が多くなり、溶
媒の還元分解が起こりやすくなる。また、負極の充填密
度が小さくなる。Further, the carbonaceous material of the negative electrode according to the present invention has the following properties:
It is preferably 15 g / cm 3 or more. True density is a measure of the degree of graphitization. The carbonaceous material of the negative electrode according to the present invention preferably has a particle size distribution of 90% by volume or more in a range of 1 μm to 100 μm, and an average particle size of 1 μm to 80 μm. It is appropriate that the specific surface area of the N 2 gas adsorbed by the BET method is 0.1 to 40 m 2 / g. The carbonaceous material in the above range increases the packing density of the negative electrode, and at the same time, contains less carbonaceous material with a broken graphite crystal structure or amorphous carbon, which is active in the nonaqueous solvent, and reduces the decomposition of the nonaqueous solvent. Can be suppressed. Further, the carbonaceous material having a particle size of 0.5 μm or less in a particle size distribution of 5% by volume or less has further less carbonaceous material or amorphous carbon having a broken graphite crystal structure, and reduces reductive decomposition of a non-aqueous solvent. Conversely, the particle size distribution and, if the specific surface area measured by the BET method of N 2 gas adsorption is too large, the content of the collapsed carbonaceous material containing and graphite crystal structure of amorphous carbonaceous material is increased, occur reductive decomposition of the solvent It will be easier. Further, the packing density of the negative electrode is reduced.
【0031】また、本 発明に係る負極の炭素質物は、
硫黄の含有量が1000ppm 以下(0ppm を含む)であるも
のが好ましい。それにより、リチウムイオンの吸蔵・放
出量を増加させ、また、非水溶媒の還元分解を低減する
ものである。Also, the book The carbonaceous material of the negative electrode according to the invention is:
Those having a sulfur content of 1000 ppm or less (including 0 ppm) are preferred. Thereby, the amount of insertion and extraction of lithium ions is increased, and the reductive decomposition of the non-aqueous solvent is reduced.
【0032】これは、黒鉛構造がある程度発達した(示
差熱分析で700 ℃以上に発熱ピークを示す。)炭素質物
においては、硫黄の含有量が、1000ppm 以下(0ppm を
含む)の低い値であると、黒鉛構造の欠陥が少なく、結
果として黒鉛構造の崩れが生じにくく、また、リチウム
イオンの吸蔵・放出量が増加するものと考えられる。ゆ
えにリチウム二次電池の容量、充放電効率、及びサイク
ル寿命が大きくなる。また、非水溶媒及びリチウムイオ
ンと、硫黄または硫黄化合物との反応による非水溶媒の
分解、及び電極反応の阻害が低減されると考えられ、充
放電効率、及びサイクル寿命が向上する。つまり、炭素
質物中の硫黄とリチウムイオンが反応した場合、LiS
−等の安定な基や、LiS等の化合物を作る。そのリチ
ウムは可逆的な吸蔵・放出反応に寄与しなくなると考え
られる。また、生じた化合物が六角網面層間の障害物と
なり、リチウムイオンの、スムースな挿入を妨げると考
えられる。これらの要因は、充放電効率及びサイクル寿
命を低下させる。This indicates that the carbon content of which the graphite structure has developed to some extent (shows an exothermic peak at 700 ° C. or higher by differential thermal analysis) has a low sulfur content of 1000 ppm or less (including 0 ppm). Thus, it is considered that the graphite structure has few defects, and as a result, the graphite structure is less likely to collapse, and the amount of occluded and released lithium ions increases. Therefore, the capacity, charge / discharge efficiency, and cycle life of the lithium secondary battery are increased. In addition, it is considered that the decomposition of the non-aqueous solvent and the inhibition of the electrode reaction due to the reaction of the non-aqueous solvent and the lithium ion with the sulfur or the sulfur compound are reduced, and the charge and discharge efficiency and the cycle life are improved. That is, when sulfur in the carbonaceous material reacts with lithium ions, LiS
To form a stable group such as-or a compound such as LiS. It is considered that the lithium does not contribute to the reversible storage / release reaction. Further, it is considered that the generated compound becomes an obstacle between the hexagonal mesh plane layers and hinders the smooth insertion of lithium ions. These factors reduce charge / discharge efficiency and cycle life.
【0033】また、その他炭素質物中の不純物として酸
素、窒素、ケイ素、また、Fe、Ni、などの金属元素
は、できるだけ少ないことが好ましい。具体的には、酸
素の含有量は500ppm以下、窒素の含有量は、1000ppm 以
下、Fe、Niなどの金属元素は、それぞれ50ppm 以下
であることが好ましい。これらの不純物元素が上記の範
囲を越えると、炭素層間にあるリチウムイオンが不純物
元素と反応して、消費されることが考えられる。Further, it is preferable that oxygen, nitrogen, silicon, and metal elements such as Fe and Ni as impurities in the carbonaceous material be as small as possible. Specifically, it is preferable that the oxygen content is 500 ppm or less, the nitrogen content is 1000 ppm or less, and the metal elements such as Fe and Ni are each 50 ppm or less. If these impurity elements exceed the above range, it is conceivable that lithium ions existing between carbon layers react with the impurity elements and are consumed.
【0034】本発明の負極の炭素質物としては、例え
ば、石油ピッチ、コールタール、重質油、合成ピッチ、
合成高分子、有機樹脂などを原料として、1500℃〜3000
℃の高温で焼成することにより得られたコークス、炭素
繊維、球状炭素体、樹脂焼成体、気相成長炭素体などが
挙げられる。本発明に係る負極の炭素質物は、製造方法
によって限定されないが、以下に、好ましい製造方法を
記載する。Examples of the carbonaceous material of the negative electrode of the present invention include petroleum pitch, coal tar, heavy oil, synthetic pitch,
1500 ° C ~ 3000 using synthetic polymer, organic resin, etc. as raw materials
Coke, carbon fibers, spherical carbon bodies, resin fired bodies, vapor-grown carbon bodies, etc. obtained by firing at a high temperature of ° C. Although the carbonaceous material of the negative electrode according to the present invention is not limited by the production method, a preferred production method will be described below.
【0035】まず原料としては、コールタール、石油ピ
ッチまたは合成ピッチを原料として生成する高純度異方
性ピッチから得られる球状炭素体、短炭素繊維を用いる
ことが好ましい。高純度異方性ピッチの純度は95体積%
以上が好ましく、さらに好ましくは、98体積%以上であ
ることが好ましい。これは、不純物である等方性ピッチ
は炭素質物を黒鉛化した際に、黒鉛構造の崩れ、無定型
炭素の発生の原因となるため、できるだけ少ないほうが
好ましい。しかし焼成温度が2800℃以上の高温である場
合には、異方性ピッチの量が多すぎると黒鉛化が進み過
ぎるため、1〜2体積程度の等方性ピッチを含んでも良
い。なお、短炭素繊維を用いるが、従来の長繊維を用い
るより好ましい。これは、製造コストと負極充填密度を
高める点で短炭素繊維を用いる方が有利であるからであ
る。First, as a raw material, it is preferable to use a spherical carbon body or short carbon fiber obtained from a high-purity anisotropic pitch produced from coal tar, petroleum pitch or synthetic pitch. High-purity anisotropic pitch has a purity of 95% by volume
Or more, more preferably 98% by volume or more. This is because the isotropic pitch, which is an impurity, causes the collapse of the graphite structure and the generation of amorphous carbon when the carbonaceous material is graphitized. However, when the sintering temperature is as high as 2800 ° C. or more, if the amount of the anisotropic pitch is too large, the graphitization proceeds too much. Although short carbon fibers are used, it is more preferable to use conventional long fibers. This is because it is more advantageous to use short carbon fibers in terms of increasing the production cost and the negative electrode packing density.
【0036】前記コールタール、石油ピッチまたは合成
ピッチは、硫黄の含有量の少ないものを用いることが好
ましい。それにより、黒鉛構造の格子中の欠陥が少ない
黒鉛化物を比較的低温の熱処理で得ることができる。特
に、有機物の構成する芳香族縮合炭素内の炭素−硫黄の
化学結合が少ないものを選択して用いることが好まし
い。これは、縮合環内の共鳴を伴うC−S結合が、硫黄
原子が置換基の一部として存在する場合のC−S結合に
比べて切断されにくく硫黄の除去が難しいものである。
また、前記コールタール、石油ピッチまたは合成ピッチ
は窒素の含有量の少ないものを用いることが好ましい。
またコールタール、石油ピッチまたは合成ピッチ中の芳
香族環にメチル炭素あるいはメチレン炭素などのアルキ
ル側鎖その割合が少ないものほど黒鉛構造が発達し、X
線回折による(La)の値が大きい炭素質物が得られ
る。しかし(La)が大きすぎると負極性能上好ましく
ない。The coal tar, petroleum pitch or synthetic pitch preferably has a low sulfur content. Thereby, a graphitized material having few defects in the lattice of the graphite structure can be obtained by heat treatment at a relatively low temperature. In particular, it is preferable to select and use one having a small carbon-sulfur chemical bond in the condensed aromatic carbon constituting the organic substance. This is because the C—S bond accompanied by resonance in the condensed ring is hardly cleaved as compared with the C—S bond in the case where a sulfur atom is present as a part of a substituent, and it is difficult to remove sulfur.
The coal tar, petroleum pitch or synthetic pitch preferably has a low nitrogen content.
In addition, the smaller the proportion of alkyl side chains such as methyl carbon or methylene carbon in the aromatic ring in coal tar, petroleum pitch or synthetic pitch, the more the graphite structure develops,
A carbonaceous material having a large value of (La) by line diffraction can be obtained. However, if (La) is too large, it is not preferable in terms of negative electrode performance.
【0037】前記高純度異方性ピッチとしては、メソフ
ェーズピッチが挙げられる。メソフェーズピッチから得
られる球状炭素体、短炭素繊維は配向性を有しており、
その配向性は放射状、ラメラ状、あるいはブルックステ
ーラー型などがあるが、どちらでも良い。The high-purity anisotropic pitch includes a mesophase pitch. Spherical carbon bodies and short carbon fibers obtained from mesophase pitch have orientation,
The orientation may be radial, lamellar, or Brooks-Taylor type, but may be any one.
【0038】一方、メソフェーズピッチを原料とする球
状炭素体を用いる場合は、コールタールからメソフェー
ズ球晶を抽出する際、粒径が 0.5μm以下の微小のメソ
フェーズ球晶を除去する処理を行うことが有効である。
あるいは酸素雰囲気下で 300℃〜700 ℃で熱処理を行い
メソフェーズ球晶に付着した微小メソフェーズ球晶ある
いは表面層を焼失させると良い。これにより、リチウム
イオンの挿入脱離反応を阻害している炭素質物あるいは
黒鉛化物を除去することができ、サイクル寿命を向上す
ることができる。On the other hand, when a spherical carbon body using mesophase pitch as a raw material is used, when extracting mesophase spherulites from coal tar, a treatment for removing minute mesophase spherulites having a particle size of 0.5 μm or less may be performed. It is valid.
Alternatively, heat treatment may be performed at 300 ° C. to 700 ° C. in an oxygen atmosphere to burn out the fine mesophase spherulites or the surface layer attached to the mesophase spherulites. This makes it possible to remove a carbonaceous substance or a graphitized substance that hinders the insertion / desorption reaction of lithium ions, thereby improving the cycle life.
【0039】また、前述した硫黄などの不純物の少ない
炭素質物を得るには、炭素質物の製造時に、不純物の除
去処理を行うことが好ましい。炭素原料から硫黄または
硫黄化合物を除去するには、2000℃〜3000℃、より好ま
しくは、2300℃〜2800℃の温度でCuCl3 などのルイ
ス酸や塩素ガス若しくは、金属ナトリウムを作用させて
加熱処理する方法があげられる。加熱処理は、炭素原料
の炭素化または、黒鉛化のための熱処理時と同時、ある
いは熱処理後に行うことが好ましい。Further, in order to obtain a carbonaceous material having a small amount of impurities such as sulfur as described above, it is preferable to remove impurities during the production of the carbonaceous material. In order to remove sulfur or a sulfur compound from the carbon raw material, heat treatment is performed by allowing a Lewis acid such as CuCl 3 or chlorine gas or metallic sodium to act at a temperature of 2000 to 3000 ° C., more preferably 2300 to 2800 ° C. There is a way to do it. The heat treatment is preferably performed simultaneously with or after the heat treatment for carbonizing or graphitizing the carbon raw material.
【0040】また、高純度異方性ピッチの他にコークス
を原料として、本発明に係る負極の炭素質物を製造する
場合にも上記の製造方法を適用すれば良い。ただし、得
られる炭素質物の形状を、薄辺状では無く、粉砕時にボ
ールミルなどを用いて、粒状或いは球状の粉末にするこ
とが好ましい。The above-described production method may be applied to the production of the carbonaceous material of the negative electrode according to the present invention using coke as a raw material in addition to the high-purity anisotropic pitch. However, it is preferable that the shape of the obtained carbonaceous material is not a thin side, but a granular or spherical powder using a ball mill or the like at the time of pulverization.
【0041】本発明に係る負極を構成する炭素質物は、
上記した様に黒鉛構造のX線回折による黒鉛構造の(1
01)回折ピーク(P101 )と(100)回折ピーク
(P100 )のピーク強度比(P101 /P100 ),(L
a),(Lc)等がある一定の範囲内にあるものを用い
ることが好ましい。そのような炭素質物を得るのに特に
好ましい製造方法を以下に記載する。上記高純度異方性
ピッチから得られる炭素繊維の粉末を以下の処理を行う
ことにより得られる。The carbonaceous material constituting the negative electrode according to the present invention is:
As described above, (1)
01) and the diffraction peak (P 101) (100) peak intensity ratio of the diffraction peak (P 100) (P 101 / P 100), (L
It is preferable to use a), (Lc) and the like within a certain range. A particularly preferred production method for obtaining such a carbonaceous material is described below. The carbon fiber powder obtained from the high-purity anisotropic pitch can be obtained by performing the following treatment.
【0042】まず、メソフェーズピッチを原料として、
溶融ブロー法にて繊維長200 〜300μmに短繊維に紡糸
した後、不融化して粉砕化ができる程度に炭素化する。
この炭素化の熱処理は600 〜2000℃、好ましくは800 〜
1500℃である。上記炭素化したメソフェーズピッチ条炭
素繊維のX線回折による(002)の面間隔(d002)
は 0.344nm以上、より好ましくは0.357nm 以上である。
この範囲内にある上記炭素繊維は粉砕に適している。こ
れは、繊維長を短くするのに適した炭素繊維の微細構造
を有しているからである。一方、(d002 )が0.344nm
未満の炭素繊維では粉砕を行うと、繊維が縦割れが起
き、繊維長を短くすることが困難である。次に上記炭素
化・粉砕処理を施した炭素繊維を2000℃以上の温度で熱
処理して黒鉛化する。First, using mesophase pitch as a raw material,
After spinning into a short fiber having a fiber length of 200 to 300 μm by a melt blow method, the mixture is infusibilized and carbonized to a degree that can be pulverized.
The heat treatment for carbonization is 600 to 2000 ° C, preferably 800 to 2000 ° C.
1500 ° C. Plane spacing (d 002 ) of (002) by X-ray diffraction of the carbonized mesophase pitch carbon fiber.
Is at least 0.344 nm, more preferably at least 0.357 nm.
The carbon fibers within this range are suitable for grinding. This is because it has a carbon fiber microstructure suitable for shortening the fiber length. On the other hand, (d 002 ) is 0.344 nm
When pulverized with less than 10 carbon fibers, the fibers are vertically cracked, and it is difficult to shorten the fiber length. Next, the carbon fiber subjected to the carbonization and pulverization treatment is heat-treated at a temperature of 2000 ° C. or more to be graphitized.
【0043】この製造方法により、粉砕により生じる無
定型炭素や黒鉛化度の低い炭素を黒鉛化する効果も得ら
れ、繊維長の分布が0.5 〜100 μmの範囲に90%以上に
調整が可能となる。その結果、負極充填密度が1.35〜1.
80g/cm3 の範囲にすることができる。またリチウムイ
オン挿入反応に伴う電解液溶媒の分解は低減し、充放電
効率は90%以上と高くなる。According to this production method, an effect of graphitizing amorphous carbon generated by pulverization or carbon having a low degree of graphitization can be obtained, and the fiber length distribution can be adjusted to 90% or more in the range of 0.5 to 100 μm. Become. As a result, the negative electrode packing density is 1.35 to 1.
It can be in the range of 80 g / cm 3 . In addition, decomposition of the electrolyte solvent accompanying the lithium ion insertion reaction is reduced, and the charge / discharge efficiency is increased to 90% or more.
【0044】上記の方法で製造する際には、得られる炭
素質物の繊維長の分布が 0.5μm以上 100μm以下の範
囲に90体積%以上が存在し、かつ平均繊維径が1μm以
上30μm以下、さらに好ましくは、繊維長が 0.5μm以
下の微粒子を粒度分布において5体積%以下に少なくす
るように、適切な粉砕条件を選択して粉砕を行うか、ま
たは、粉砕後に篩分すると好ましい。粉砕及び篩分は空
気中又は不活性雰囲気で行う事が好ましい。また、上記
製造方法における炭素化、及び粉砕後の黒鉛化の熱処理
は、アルゴンガス気流中で行うことが好ましい。また上
記製造方法における粉砕後の黒鉛化の熱処理温度は、20
00℃以上好ましくは、2000℃〜3000℃が好ましい。ま
た、上記熱処理時間は、各々 0.5時間〜30時間の範囲で
あればよい。なお黒鉛化後の前記炭素繊維粉末の繊維長
の分布と平均繊維径は上記範囲より10%未満小さい値と
なる。In the production by the above-mentioned method, the carbonaceous material obtained has a fiber length distribution in the range of 0.5 μm or more and 100 μm or less at 90% by volume and an average fiber diameter of 1 μm or more and 30 μm or less. Preferably, pulverization is performed by selecting appropriate pulverization conditions so that the fine particles having a fiber length of 0.5 μm or less are reduced to 5% by volume or less in the particle size distribution, or sieving is performed after the pulverization. The pulverization and sieving are preferably performed in the air or in an inert atmosphere. In addition, the heat treatment for carbonization and graphitization after pulverization in the above production method is preferably performed in an argon gas stream. The heat treatment temperature for graphitization after grinding in the above manufacturing method is 20
00 ° C or higher, preferably 2000 ° C to 3000 ° C. The heat treatment time may be in the range of 0.5 hours to 30 hours. The distribution of the fiber length and the average fiber diameter of the carbon fiber powder after graphitization are less than the above range by less than 10%.
【0045】一方、本発明に係るリチウム二次電池の正
極活物質は、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウ
ム、チタン、モリブデン又は鉄から選ばれる少なくとも
一種の金属を主体とするリチウム金属化合物が挙げられ
る。具体的には、種々の酸化物、例えば、リチウムマン
ガン複合酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウ
ム含有コバルト化合物、リチウム含有ニッケルコバルト
酸化物、リチウムを含む非晶質五酸化バナジウムや、二
硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物
などを挙げることができる。中でも、リチウムコバルト
酸化物(LiCoO2 )、リチウムニッケル酸化物(L
iNiO2 )、リチウムマンガン酸化物(LiMn2 O
4 ,LiMnO2 )を用いると、高電圧となり好まし
い。On the other hand, the positive electrode active material of the lithium secondary battery according to the present invention includes a lithium metal compound mainly composed of at least one metal selected from cobalt, nickel, manganese, vanadium, titanium, molybdenum and iron. Specifically, various oxides such as lithium-manganese composite oxide, lithium-containing nickel oxide, lithium-containing cobalt compound, lithium-containing nickel-cobalt oxide, amorphous vanadium pentoxide containing lithium, and titanium disulfide And chalcogen compounds such as molybdenum disulfide. Among them, lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) and lithium nickel oxide (L
iNiO 2 ), lithium manganese oxide (LiMn 2 O)
4 , LiMnO 2 ) is preferable because of high voltage.
【0046】また、本発明に係る非水電解液の溶媒とし
ては、リチウム二次電池の溶媒として公知の非水溶媒を
用いることができ、特に限定はされないが、エチレンカ
ーボネート(EC)と、前記エチレンカーボネートより
低融点であり且つドナー数が18以下である1種以上の非
水溶媒(以下第2の溶媒と記載する)との混合溶媒を主
体とする非水溶媒を用いることが好ましい。この構成の
非水溶媒は、黒鉛構造の発達した炭素質物に対して安定
で、電解液の還元分解または酸化分解が起き難く、さら
に導電性が高いという利点がある。As the solvent of the non-aqueous electrolyte according to the present invention, a known non-aqueous solvent as a solvent for a lithium secondary battery can be used, and there is no particular limitation. It is preferable to use a non-aqueous solvent mainly composed of a mixed solvent with one or more non-aqueous solvents having a melting point lower than that of ethylene carbonate and having a donor number of 18 or less (hereinafter referred to as a second solvent). The non-aqueous solvent having this configuration has the advantage that it is stable with respect to the carbonaceous material having a developed graphite structure, does not easily undergo reductive decomposition or oxidative decomposition of the electrolytic solution, and has high conductivity.
【0047】エチレンカーボネート単独溶媒を用いた非
水電解液では、黒鉛化した炭素質物に対して還元分解さ
れにくい性質を持つ利点があるが、融点が高く(39℃〜
40℃)粘度が高いため、導電率が小さく常温作動の二次
電池では不向きである。ECに混合する第2の溶媒はE
Cより粘度が小さくすることにより導電性が向上し、ま
た、ドナー数が18以下とすることにより前記ECがリチ
ウムイオンに選択的に溶媒和しやすくなり、黒鉛構造の
発達した炭素質物に対して、前記第2の溶媒の還元反応
が抑制されることが考えられる。また、前記第2の溶媒
のドナー数が18以下であるため、酸化分解電位がリチウ
ム電極に対して4V以上となり易く、4V以上の高電圧
な電池に適している利点も有している。なおECのドナ
ー数は16.4である。A non-aqueous electrolytic solution using a single solvent of ethylene carbonate has an advantage of being hardly reductively decomposed to a graphitized carbonaceous material, but has a high melting point (39 ° C.
(40 ° C) Due to its high viscosity, it has low conductivity and is not suitable for secondary batteries that operate at room temperature. The second solvent to be mixed with the EC is E
The conductivity is improved by making the viscosity smaller than C, and the EC is easily solvated selectively with lithium ions by making the number of donors 18 or less, and the carbonaceous material having a developed graphite structure can be used. It is considered that the reduction reaction of the second solvent is suppressed. Further, since the number of donors of the second solvent is 18 or less, the oxidative decomposition potential is easily 4 V or more with respect to the lithium electrode, which is advantageous for a high-voltage battery of 4 V or more. The number of EC donors is 16.4.
【0048】前記第2種の溶媒のより好ましいドナー数
は、16.5以下である。また、前記第2種の溶媒の粘度
は、25℃において、28mp以下であることが好ましい。ま
た、電解液の非水溶媒のエチレンカーボネートの混合比
は、10VOL %〜80VOL %であることが好ましい。この範
囲を逸脱すると導電性の低下あるいは溶媒の分解がお
き、充放電効率が低下する。より好ましい範囲は20VOL
%〜75VOL %である。非水溶媒中のエチレンカーボネー
トの比率を20VOL %以上に高めるほうが、エチレンカー
ボネートのリチウムイオンへの溶媒和が容易になり、溶
媒の分解を抑える効果が高くなる。The more preferred number of donors in the second solvent is 16.5 or less. The viscosity of the second solvent is preferably 28 mp or less at 25 ° C. The mixing ratio of ethylene carbonate as the non-aqueous solvent in the electrolytic solution is preferably from 10 VOL% to 80 VOL%. If the ratio is outside this range, the conductivity will be reduced or the solvent will be decomposed, and the charge / discharge efficiency will be reduced. A more preferred range is 20 VOL
% To 75 VOL%. When the proportion of ethylene carbonate in the non-aqueous solvent is increased to 20 VOL% or more, solvation of ethylene carbonate with lithium ions is facilitated, and the effect of suppressing the decomposition of the solvent is increased.
【0049】エチレンカーボネートより低融点であり且
つドナー数が18以下である前記溶媒としては、ジメチル
カーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DE
C)、プロピレンカーボネート(PC)、γ−ブチロラ
クトン(γ−BL)、アセトニトリル(AN)、ニトロ
メタン(NM)、ニトロベンゼン(NB)、酢酸エチル
(EA)、トルエン、キシレンまたは、酢酸メチル(M
A)などが挙げられる。エチレンカーボネートと混合す
る第2の溶媒は、エチレンカーボネートより低融点であ
り且つドナー数が18以下である前記溶媒のうち1種また
は複数種混合して用いれば良い。より好ましい溶媒組成
としては、ECとDEC、ECとPCとDEC、ECと
γBLとDECの混合溶媒でDECの体積比率は50%以
下とすることが好ましい。これは、DECの比率を50%
以下にすると引火点が高くなり、安全性が向上するから
である。ただし、粘度をさらに低下させる観点から、ジ
エトキシエタンなどのエーテル類を30体積%以下添加し
ても良い。Examples of the solvent having a lower melting point than ethylene carbonate and a donor number of 18 or less include dimethyl carbonate (DMC) and diethyl carbonate (DE).
C), propylene carbonate (PC), γ-butyrolactone (γ-BL), acetonitrile (AN), nitromethane (NM), nitrobenzene (NB), ethyl acetate (EA), toluene, xylene, or methyl acetate (M
A) and the like. The second solvent to be mixed with ethylene carbonate may have a lower melting point than ethylene carbonate and a mixture of one or more of the above solvents having a donor number of 18 or less. As a more preferable solvent composition, the volume ratio of DEC is preferably 50% or less in a mixed solvent of EC and DEC, EC and PC and DEC, or EC and γBL and DEC. This is a 50% DEC ratio
This is because the followings increase the flash point and improve safety. However, from the viewpoint of further lowering the viscosity, ethers such as diethoxyethane may be added in an amount of 30% by volume or less.
【0050】一方、上記のような非水溶媒中に存在する
主な不純物としては、水分と、有機過酸化物、例えばグ
リコール類、アルコール類、カルボン酸類などが挙げら
れる。非水溶媒を本 発明のリチウム二次電池の電解液
に用いる場合には、これらの不純物はできるだけ低減す
る事が好ましい。具体的には、水分を50ppm 以下かつ有
機過酸化物が、1000ppm 以下であることが好ましい。こ
れらの不純物は、黒鉛化物の表面に導電性の悪い被膜を
形成し、電極の導電性を低下させるものと考えられる。
したがって、サイクル寿命や容量の低下に影響を与える
恐れがある。また高温(60℃以上)貯蔵時の自己放電も
増大する恐れがある。On the other hand, the main impurities present in the non-aqueous solvent as described above include water and organic peroxides such as glycols, alcohols and carboxylic acids. Non-aqueous solvent When used in the electrolyte of the lithium secondary battery of the invention, it is preferable to reduce these impurities as much as possible. Specifically, it is preferable that the water content is 50 ppm or less and the organic peroxide content is 1000 ppm or less. It is considered that these impurities form a poorly conductive film on the surface of the graphitized material and reduce the conductivity of the electrode.
Therefore, there is a possibility that the cycle life and capacity may be reduced. In addition, self-discharge during high-temperature (60 ° C. or higher) storage may increase.
【0051】また、本 発明に係る非水電解液に用いる
電解質としては、過塩素酸リチウム(LiClO4 )、
六フッ化リン酸リチウム(LiPF6 )、ホウフッ化リ
チウム(LiBF4 )、六フッ化砒素リチウム(LiA
sF6 )、トリフルオロメタスルホン酸リチウム(Li
CF3 SO3 )、ビストリフオロメチルスルホニルイミ
ドリチウム(LiN(CF3 SO2 )2 )などのリチウ
ム塩(電解質)が挙げられる。中でもLiPF6 、Li
BF4 、LiN(CF3 SO2 )2 を用いるのが好まし
い。特に、LiBF4 、LiN(CF3 SO2 )2 を用
いたリチウム二次電池は高温環境下(45℃以上)での
作動時においてもサイクル寿命が長く自己放電が少な
い。これは該電解質の正極又は負極との化学反応性が極
めて低いためと考えられる。Also, the book Examples of the electrolyte used for the non-aqueous electrolyte according to the present invention include lithium perchlorate (LiClO 4 ),
Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium borofluoride (LiBF 4 ), lithium arsenic hexafluoride (LiA
sF 6 ), lithium trifluorometasulfonate (Li
CF 3 SO 3), bis triflate Oro methylsulfonyl imide (LiN (CF 3 SO 2) 2) lithium salts such as (electrolyte) can be mentioned. Among them, LiPF 6 , Li
It is preferable to use BF 4 or LiN (CF 3 SO 2 ) 2 . In particular, a lithium secondary battery using LiBF 4 or LiN (CF 3 SO 2 ) 2 has a long cycle life and little self-discharge even when operated in a high temperature environment (45 ° C. or higher). This is considered because the chemical reactivity of the electrolyte with the positive electrode or the negative electrode was extremely low.
【0052】前記電解質の非水溶媒に対する溶解量は、
0.5 〜2.0 モル/lとすることが望ましい。なお、本発
明に係る電解質は、上記の物質に限定されるものではな
い。次に本発明に係るリチウム二次電池の正極及び負極
の構成について説明する。正極の構成は集電体の両面
に、前述の正極活物質と導電剤と必要に応じて結着剤と
を溶接と共に混合した混合物を一様に塗布したものであ
る。正極に用いる集電体としては、アルミニウム又はア
ルミニウム合金等からなる厚さ10〜40μmの金属箔が挙
げられる。The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is as follows:
Desirably, it is 0.5 to 2.0 mol / l. In addition, the electrolyte according to the present invention is not limited to the above substances. Next, the configuration of the positive electrode and the negative electrode of the lithium secondary battery according to the present invention will be described. The structure of the positive electrode is such that a mixture obtained by mixing the above-described positive electrode active material, a conductive agent, and, if necessary, a binder together with welding is uniformly applied to both surfaces of the current collector. Examples of the current collector used for the positive electrode include a metal foil having a thickness of 10 to 40 μm made of aluminum or an aluminum alloy.
【0053】導電剤としては黒鉛(グラファイト)、ア
セチレンブラック等の炭素質物が挙げられる。結着剤と
しては、エチレンプロピレンジエンモノマー等が挙げら
れる。前記リチウム前記リチウム金属酸化物と導電剤と
結着剤と混合物中に導電剤は20重量%〜5重量%、結
着剤は5重量%〜1重量%の範囲で含まれることが好ま
しい。集電体の両面に存在する前記混合物において、一
方の面に存在する混合物と他方の面に存在する混合物の
厚みの比は、1:1〜1:1.2の範囲内であることが
好ましい。Examples of the conductive agent include carbonaceous materials such as graphite (graphite) and acetylene black. Examples of the binder include an ethylene propylene diene monomer. It is preferable that the mixture of the lithium metal oxide, the conductive agent and the binder contains 20% to 5% by weight of the conductive agent and 5% to 1% by weight of the binder. In the mixture present on both surfaces of the current collector, the ratio of the thickness of the mixture existing on one surface to the thickness of the mixture existing on the other surface is preferably in the range of 1: 1 to 1: 1.2. .
【0054】一方、負極の構成は集電体の両面に前記炭
素質物と結着剤との混合物を塗付したものである。負極
に用いる集電体としては、銅、ニッケル、ステンレス等
からなる厚さ5〜20μmの金属箔が挙げられる。On the other hand, the structure of the negative electrode is such that a mixture of the carbonaceous material and the binder is applied to both surfaces of the current collector. Examples of the current collector used for the negative electrode include a metal foil having a thickness of 5 to 20 μm made of copper, nickel, stainless steel, or the like.
【0055】結着剤としては、カルボキシメチルセルロ
ース及びスチレンブタジエンゴム等が挙げられる。前記
炭素質物と結着剤との混合物において結着剤は3重量%
から1重量%の範囲であることが好ましい。集電体の両
面に存在する前記混合物において、一方の面に存在する
混合物と他方の面に存在する混合物の厚みの比は1:1
〜1:1.2の範囲内であることが好ましい。Examples of the binder include carboxymethyl cellulose and styrene butadiene rubber. The binder is 3% by weight in the mixture of the carbonaceous material and the binder.
To 1% by weight. In the mixture present on both surfaces of the current collector, the ratio of the thickness of the mixture existing on one surface to the thickness of the mixture existing on the other surface is 1: 1.
It is preferably in the range of 1 : 1: 1.2.
【0056】本 発明においては、前記正極の厚みと前
記負極の厚みの比は2:1〜0.9 :1であることを特徴
とする。このとき正極の厚み及び負極の厚みとは集電体
を除く塗付層の厚さとする。Book In the invention, the ratio of the thickness of the positive electrode to the thickness of the negative electrode is 2: 1 to 0.9: 1. At this time, the thickness of the positive electrode and the thickness of the negative electrode are the thickness of the coating layer excluding the current collector.
【0057】正極の厚さが上記比率より小さいと電池容
量が低下し、一方上記比より大きい場合、サイクル寿命
の劣化と電池の充放電のレート特性が低下する。この範
囲においては、正極の活物質の利用率が高くなるため、
電池容量とサイクル寿命が向上する。また負極炭素質物
の充放電効率が高くサイクル寿命をさらに高めることが
できる。好ましい比率は、3:2〜0.9 :1の範囲であ
る。When the thickness of the positive electrode is smaller than the above ratio, the battery capacity is reduced. On the other hand, when the thickness is larger than the above ratio, the cycle life is deteriorated and the charge / discharge rate characteristics of the battery are deteriorated. In this range, the utilization rate of the positive electrode active material increases,
Battery capacity and cycle life are improved. Further, the charge / discharge efficiency of the carbonaceous material of the negative electrode is high, and the cycle life can be further increased. Preferred ratios range from 3: 2 to 0.9: 1.
【0058】また本 発明にあっては、負極の充填密度
が1.35〜1.80g/cm3 であることが望ましい。この範囲
を逸脱すると、電池容量の低下や正極、負極の利用率の
低下が生じる。より好ましい充填密度は1.40〜1.60g/
cm3 である。The book In the present invention, the packing density of the negative electrode is desirably 1.35 to 1.80 g / cm 3 . Outside this range, a decrease in battery capacity and a decrease in the utilization of the positive electrode and the negative electrode occur. More preferable packing density is 1.40 to 1.60 g /
cm 3.
【0059】一方、正極の充填密度は2.5 〜4.0 g/cm
3 であることが望ましい。ここで正極、負極の充填密度
とは、集電体を除く各電極の単位体積当たりの重量を示
すものである。また、本願の第2の発明にあっては、非
水電解液の量は、電池放電容量1Ah当たり、7cm3 以下
とすることが必要である。ここで電池放電容量とは公称
容量を示している。電解液量は電池のサイクル寿命、電
池容量や安全性を左右する点で重要である。本発明に係
る正、負極を用いたリチウム二次電池では、負極炭素質
物の充放電効率が初サイクルから高いため、電解液の分
解は非常に少ない。したがって、セパレータと正極、負
極中に浸透するに十分な液量があれば良く、過剰量の電
解液は必要としない。On the other hand, the packing density of the positive electrode is 2.5 to 4.0 g / cm.
It is desirable to be 3 . Here, the packing density of the positive electrode and the negative electrode indicates the weight per unit volume of each electrode excluding the current collector. Further, in the second invention of the present application, the amount of the non-aqueous electrolyte needs to be 7 cm 3 or less per 1 Ah of battery discharge capacity. Here, the battery discharge capacity indicates a nominal capacity. The amount of electrolyte is important in determining the cycle life, battery capacity and safety of the battery. In the lithium secondary battery using the positive and negative electrodes according to the present invention, since the charge and discharge efficiency of the negative electrode carbonaceous material is high from the first cycle, the decomposition of the electrolytic solution is very small. Therefore, it suffices if there is a sufficient amount of liquid to permeate the separator, the positive electrode, and the negative electrode, and an excessive amount of electrolyte is not required.
【0060】本発明の上記範囲を越える電解液量では、
電解液量が多いため安全性が低下する。一方、セパレー
タ、正極・負極中に浸透する電解液量としては、セパレ
ータの厚さや両極の多孔度に依存するために特に限定し
ないが、2cm3 /Ah以上あれば良い。ただし、この場合
セパレータの厚さは50μm以下であることが必要であ
る。この厚さを越えるとセパレータの強度は増すが、電
解液の量が本発明の範囲を越えるからである。より好ま
しいセパレータの厚さは30〜40μmの範囲である。この
範囲以下であると電解液量は減少するが、正・負極のシ
ョートや高温時の安全性が低下するため好ましくない。In the present invention, when the amount of electrolyte exceeds the above range,
Safety is reduced due to the large amount of electrolyte. On the other hand, the amount of the electrolytic solution permeating into the separator and the positive electrode / negative electrode is not particularly limited because it depends on the thickness of the separator and the porosity of both electrodes, but may be 2 cm 3 / Ah or more. However, in this case, the thickness of the separator needs to be 50 μm or less. If the thickness exceeds this, the strength of the separator increases, but the amount of the electrolyte exceeds the range of the present invention. A more preferred separator thickness is in the range of 30 to 40 μm. If it is less than this range, the amount of the electrolytic solution will decrease, but it is not preferable because the shortage of the positive electrode and the negative electrode and the safety at high temperatures are reduced.
【0061】また、本 発明に係るリチウム二次電池に
あっては、次に正極の電極面積幅と長さの積は、電池放
電容量1Ahに対して125cm 2 〜500cm 2 の範囲であるこ
とが望ましい。この範囲より小さい場合は、正極利用率
は低下、放電容量は小さくなる。一方、この範囲より大
きい場合は、電極厚さは薄くなり過ぎるため正極の充填
密度は低下するため、放電容量は低下し好ましくない。Also, the book In the lithium secondary battery according to the present invention is, then the electrode area width and length of the product of the positive electrode is preferably in the range of 125cm 2 ~500cm 2 the battery discharge capacity 1 Ah. When it is smaller than this range, the positive electrode utilization rate decreases and the discharge capacity decreases. On the other hand, if it is larger than this range, the thickness of the electrode becomes too thin, so that the packing density of the positive electrode decreases, and the discharge capacity decreases, which is not preferable.
【0062】一方、負極の電極面積(幅と長さの積)
は、電池放電容量1Ahに対して130 〜500cm 2 の範囲で
あることが望ましく、かつ対向する正極の両極面積以上
の面積を有していることが望ましい。上記範囲より小さ
い場合、負極利用率は低下するため、放電容量は小さく
なる。一方、上記範囲より大きい場合は、電極厚さは薄
くなり過ぎるため、負極の充填密度の低下と電極の機械
的強度が小さくなるため好ましくない。On the other hand, the electrode area of the negative electrode (product of width and length)
Is preferably in the range of 130 to 500 cm 2 with respect to the battery discharge capacity of 1 Ah, and preferably has an area equal to or greater than both electrode areas of the opposed positive electrodes. When it is smaller than the above range, the negative electrode utilization rate decreases, so that the discharge capacity decreases. On the other hand, if it is larger than the above range, the thickness of the electrode becomes too thin, so that the packing density of the negative electrode decreases and the mechanical strength of the electrode decreases, which is not preferable.
【0063】なお前記電池放電容量とは、公称容量を意
味している。さらに本発明においては正極の単位面積当
りの重量(集電体は除く正極の重量)と負極の単位面積
当りの重量(集電体は除く正極の重量)の比は、4:1
〜2:1とすることが必要である。正極の重量が上記比
を越えると負極炭素質物のリチウム挿入量が過剰量とな
り、負極表面にリチウム金属が析出し、サイクル劣化が
起る。また本発明の負極炭素質物の充放電効率は高く優
れた可逆性を有しているため、上記比を越える過剰量の
正極活物質を必要としない。一方、正極の重量が上記比
より小さい場合は、正極容量が小さくなり、電池容量は
低下することと正極のサイクル劣化が大きくなる。した
がって、正極の単位面積当りの重量と負極の単位面積当
りの重量の比は、上記範囲であることが必要となる。The battery discharge capacity means a nominal capacity. Further, in the present invention, the ratio of the weight per unit area of the positive electrode (the weight of the positive electrode excluding the current collector) to the weight per unit area of the negative electrode (the weight of the positive electrode excluding the current collector) is 4: 1.
22: 1. If the weight of the positive electrode exceeds the above ratio, the amount of lithium inserted into the carbonaceous material of the negative electrode becomes excessive, lithium metal is deposited on the negative electrode surface, and cycle deterioration occurs. In addition, since the negative electrode carbonaceous material of the present invention has high charge / discharge efficiency and excellent reversibility, it does not require an excessive amount of the positive electrode active material exceeding the above ratio. On the other hand, when the weight of the positive electrode is smaller than the above ratio, the positive electrode capacity becomes small, the battery capacity decreases, and the cycle deterioration of the positive electrode increases. Therefore, the ratio of the weight per unit area of the positive electrode to the weight per unit area of the negative electrode needs to be within the above range.
【0064】[0064]
【実施例】以下、本発明を円筒形リチウム二次電池に適
用した例で詳細に説明する。 (実施例1) 図1に、本実施例で用いた円筒形リチウム二次電池の構
成を示す。図1において、1は底部に絶縁体2が配置さ
れた有底円筒状のステンレス容器である。この容器1内
には、電極群3が収納されている。この電極群3は、正
極4、セパレータ5及び負極6をこの順序で積層した帯
状物を負極6が外側に位置するように渦巻き状に巻き回
した構造になっている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to an example in which the present invention is applied to a cylindrical lithium secondary battery. Example 1 FIG. 1 shows a configuration of a cylindrical lithium secondary battery used in this example. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a bottomed cylindrical stainless steel container having an insulator 2 disposed at the bottom. In this container 1, an electrode group 3 is housed. The electrode group 3 has a structure in which a band formed by laminating a positive electrode 4, a separator 5 and a negative electrode 6 in this order is spirally wound so that the negative electrode 6 is located outside.
【0065】前記正極4は、正極活物質としてリチウム
コバルト酸化物(LiCoO2 )粉末91重量%をアセチ
レンブラック3.5 重量%とグラファイト3.5 重量%とエ
チレンプロピレンジエンモノマー粉末2重量%と共に混
合しトルエンを加えた混合物を、アルミニウム箔(厚さ
30μm)集電体の両面に等量づつ塗布した後、プレスし
たものである。前記集電体を除く正極の厚さは 270μ
m、集電体の片面に塗布した混合物の単位面積当りの重
量は 378g/m2 であった。The positive electrode 4 was prepared by mixing 91% by weight of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) powder as a positive electrode active material with 3.5% by weight of acetylene black, 3.5% by weight of graphite, and 2% by weight of ethylene propylene diene monomer powder, and adding toluene. The mixture into aluminum foil (thickness
30 μm) It was applied after applying an equal amount to both sides of the current collector and then pressing. The thickness of the positive electrode excluding the current collector is 270μ
m, the weight per unit area of the mixture applied to one surface of the current collector was 378 g / m 2 .
【0066】負極6は、後述する方法で得た炭素質物9
6.7重量%をスチレンブタジエンゴム2.2 重量%とカル
ボキシメチルセツロース1.1 重量%に混合した混合物
を、これを集電体の銅箔(厚さ10μm)の両面に等量づ
つ塗布したものである。集電体を除く負極厚さは 180μ
m であった。集電体の片面に塗布した混合物の重量は 1
40g/m2 であった。したがって、集電体除く正極と負
極の厚さの比は1.5 :1で、単位面積当たりの重量比は
2.7:1である。なお負極の充填密度は1.56g/cm2 で
あった。The negative electrode 6 is made of a carbonaceous material 9 obtained by a method described later.
A mixture obtained by mixing 6.7% by weight of styrene butadiene rubber with 2.2% by weight of carboxymethyl cellulose and 1.1% by weight of carboxymethylcellulose was applied to both surfaces of a current collector copper foil (thickness: 10 μm) in an equal amount. Negative electrode thickness excluding current collector is 180μ
m. The weight of the mixture applied to one side of the current collector is 1
It was 40 g / m 2 . Therefore, the ratio of the thickness of the positive electrode to the negative electrode excluding the current collector is 1.5 : 1, and the weight ratio per unit area is
2.7: 1. The packing density of the negative electrode was 1.56 g / cm2.
【0067】前記容器1内には、LiPF6 をECとP
CとDECの混合溶媒(混合体積比率1:1:1) 1.0
モル/lの濃度で溶解した組成の非水電解液が3.85cm3
収容されている。なおDECのドナー数は16である。ま
た前記非水電解液のH2 Oの量は20ppm であった。In the container 1, LiPF 6 is filled with EC and P
Mixed solvent of C and DEC (mixed volume ratio 1: 1: 1) 1.0
3.85 cm 3 of a non-aqueous electrolyte having a composition dissolved at a concentration of mol / l
Is housed. The number of DEC donors is 16. The amount of H 2 O in the non-aqueous electrolyte was 20 ppm.
【0068】前記電極群3上には、中央部が開口された
絶縁紙7が載置されている。さらに、前記容器1の上部
開口部には、絶縁封口板8が該容器1へのかしめ加工な
どにより液密に設けられており、かつ該絶縁封口板8の
中央には正極端子9が嵌合されている。この正極端子9
は、前記電極群3の正極4にアルミニウムからなる正極
リード10を介して接続されている。なお電極群3の負極
6は銅からなる負極リード(図示しない)を介して負極
端子である前記容器1に接続されている。On the electrode group 3, an insulating paper 7 having an opening at the center is placed. Further, an insulating sealing plate 8 is provided in the upper opening of the container 1 in a liquid-tight manner by caulking the container 1 or the like, and a positive electrode terminal 9 is fitted in the center of the insulating sealing plate 8. Have been. This positive electrode terminal 9
Is connected to the positive electrode 4 of the electrode group 3 via a positive electrode lead 10 made of aluminum. The negative electrode 6 of the electrode group 3 is connected to the container 1 as a negative electrode terminal via a negative electrode lead (not shown) made of copper.
【0069】前記炭素質物は以下の方法で得られた。ま
ず、石油ピッチから得られた異方性ピッチの純度が 100
%のメソフェーズピッチを原料として、該ピッチを短繊
維に紡糸し、さらにアルゴン雰囲気下で1000℃にて熱処
理し炭素化してメソフェーズピッチ系の炭素繊維を得
た。該メソフェーズピッチ系の炭素繊維についてX線回
折により(d002 )を測定したところ0.360nm であっ
た。また、平均繊維径は12μmであった。該炭素繊維
を、得られる炭素粉末が繊維長の分布で 0.5〜80μmに
90体積%が存在するように、適度に粉砕後、アルゴン雰
囲気下で3000℃にて黒鉛化処理した。The carbonaceous material was obtained by the following method. First, the purity of anisotropic pitch obtained from petroleum pitch is 100
% Mesophase pitch as a raw material, the pitch was spun into short fibers, and further heat-treated at 1000 ° C. in an argon atmosphere to carbonize to obtain mesophase pitch-based carbon fibers. The (d 002 ) of the mesophase pitch-based carbon fiber measured by X-ray diffraction was 0.360 nm. The average fiber diameter was 12 μm. The obtained carbon powder is formed so that the obtained carbon powder has a fiber length distribution of 0.5 to 80 μm.
After appropriately pulverizing so that 90% by volume was present, it was graphitized at 3000 ° C. in an argon atmosphere.
【0070】得られた炭素質物は、平均繊維径11μmの
黒鉛化炭素粉末であり、繊維長の分布で1〜80μmに90
体積%が存在した。また、N2 ガス吸着BET法による
比表面積は8m2 /gであった。The obtained carbonaceous material is a graphitized carbon powder having an average fiber diameter of 11 μm, and has a fiber length distribution of 90 to 90 μm.
% By volume was present. In addition, the specific surface area by N 2 gas adsorption BET method was 8 m 2 / g.
【0071】X線回折により各種パラメータを半価幅中
点法で測定したところ、(P101 /P100 )の値は、1.
0 であった。(d002 )は0.3375nm、(Lc)は21nm、
(La)は40nmであった。また、空気中での示差熱分析
による発熱ピークは、 870℃であった。また、炭素質物
中の硫黄の含有量は、100ppm以下であった。その他酸素
の含有量は100ppm以下、窒素の含有量は100ppm以下、F
e,Niは各々1ppmであった。When various parameters were measured by the half-width half-point method by X-ray diffraction, the value of (P 101 / P 100 ) was 1.
It was 0. (D 002 ) is 0.3375 nm, (Lc) is 21 nm,
(La) was 40 nm. The exothermic peak determined by differential thermal analysis in air was 870 ° C. Further, the content of sulfur in the carbonaceous material was 100 ppm or less. Other oxygen content is 100 ppm or less, nitrogen content is 100 ppm or less, F
e and Ni were each 1 ppm.
【0072】上記(P101 /P100 )、(d002 )、
(Lc)、(La)、示差熱ピーク温度、正極・負極の
厚さの比、正・負極の重量比、正極材料、負極充填密
度、電解液量を表1に示す。The above (P 101 / P 100 ), (d 002 ),
Table 1 shows (Lc), (La), differential thermal peak temperature, positive electrode / negative electrode thickness ratio, positive / negative electrode weight ratio, positive electrode material, negative electrode packing density, and electrolyte amount.
【0073】[0073]
【表1】 (実施例2) 以下に示すような正極と負極の厚さ及び重量である以
外、実施例1と同様な電極を組み立てた。[Table 1] (Example 2) An electrode similar to that of Example 1 was assembled except that the thickness and the weight of the positive electrode and the negative electrode were as shown below.
【0074】集電体を除く正極の厚さは 245μm、集電
体の片面に塗布した混合物の単位面積当りの重量は、 3
40g/m2 であった。集電体を除く負極の厚さは 220μ
m、集電体の片面に塗布した混合物の単位面積当りの重
量は、 150g/m2 であった。負極充填密度は1.43g/
cm3 であった。The thickness of the positive electrode excluding the current collector was 245 μm, and the weight per unit area of the mixture applied to one surface of the current collector was 3 μm.
It was 40 g / m 2 . The thickness of the negative electrode excluding the current collector is 220μ
m, the weight per unit area of the mixture applied to one surface of the current collector was 150 g / m 2 . The packing density of the negative electrode is 1.43 g /
It was cm 3.
【0075】したがって集電体を除く正極と負極の厚さ
の比は1.11:1で、両極の単位面積当りの重量比は2.2
7:1である。なお、電解液量は、 4.0cm3 であった。 (実施例3) 以下に示すような正極活物質からなる正極を用いる以外
実施例2と同様な電池を組み立てた。Therefore, the ratio of the thickness of the positive electrode to that of the negative electrode excluding the current collector is 1.11 : 1, and the weight ratio of the two electrodes per unit area is 2.2.
7: 1. The amount of the electrolyte was 4.0 cm 3 . Example 3 A battery similar to that of Example 2 was assembled except that a positive electrode made of the following positive electrode active material was used.
【0076】正極活物質としてリチウムニッケル酸化物
(LiNiO2 )を用いた。なお、電解質にはLiN
(CF3 SO2 )2 を用いた。電解液量は4.0cm 3 であ
った。 (実施例4) 以下に示すような正極活物質を用い正極と負極の厚み及
び重量以外、実施例1と同様な電池を組み立てた。A lithium nickel oxide (LiNiO 2 ) was used as a positive electrode active material. The electrolyte is LiN
(CF 3 SO 2 ) 2 was used. The amount of the electrolyte was 4.0 cm 3 . Example 4 A battery similar to that of Example 1 was assembled using the following positive electrode active material except for the thickness and weight of the positive electrode and the negative electrode.
【0077】正極活物質としてリチウムマンガン酸化物
(LiMn2 O4 )を用いた。集電体を除く、正極の厚
さは 290μm、集電体の片面に塗布した混合物の単位面
積当りの重量は、 390g/m2 であった。A lithium manganese oxide (LiMn 2 O 4 ) was used as a positive electrode active material. The thickness of the positive electrode excluding the current collector was 290 μm, and the weight per unit area of the mixture applied to one surface of the current collector was 390 g / m 2 .
【0078】集電体を除く負極の厚さは 175μm、集電
体の片面に塗布した混合物の重量は、 132g/m2 であ
った。したがって集電体を除く正極と負極の厚さの比は
1.66:1で、両極の単位面積当たりの重量比は2.95:1
である。The thickness of the negative electrode excluding the current collector was 175 μm, and the weight of the mixture applied to one surface of the current collector was 132 g / m 2 . Therefore, the thickness ratio of the positive electrode and the negative electrode excluding the current collector is
1.66 : 1, weight ratio per unit area of both poles 2.95: 1
It is.
【0079】負極充填密度は1.60g/cm3 であった。な
お電解液量は 3.6cm3 であった。 (実施例5) 以下に示すような炭素質物を負極に用いる以外、実施例
1と同様な電池を組み立てた。The packing density of the negative electrode was 1.60 g / cm 3 . The amount of the electrolyte was 3.6 cm 3 . (Example 5) A battery similar to that of Example 1 was assembled except that a carbonaceous material as shown below was used for the negative electrode.
【0080】負極炭素質物として、表面層を空気中で15
重量%酸化除去したメソフェーズ小球体を2800℃で黒鉛
化したものを用いた。なおX線回折による測定では(d
002)は0.3359nm、(Lc)は37nm、(La)は66nm、
(P101 /P100 )は2.15であった。示差熱ピークは 8
00℃、硫黄含有率は100ppmであった。なお電解液量は4
cm3 であった。 (実施例6) 以下に示すような炭素質物を負極に用い、正極と負極の
厚さ及び重量である以外、実施例4と同様の電池を組み
立てた。As the carbonaceous material for the negative electrode, the surface layer was
The mesophase microspheres which had been oxidized and removed by weight% were graphitized at 2800 ° C. In the measurement by X-ray diffraction, (d
002 ) is 0.3359 nm, (Lc) is 37 nm, (La) is 66 nm,
(P 101 / P 100) was 2.15. Differential heat peak is 8
At 00 ° C., the sulfur content was 100 ppm. The amount of electrolyte is 4
It was cm 3. (Example 6) A battery similar to that of Example 4 was assembled, except that the carbonaceous materials shown below were used for the negative electrode, and the thickness and weight of the positive electrode and the negative electrode were the same.
【0081】負極炭素質物は以下の方法で得られた。ま
ず石油ピッチから得られた純度 100%のメソフェーズピ
ッチを原料として、該ピッチを短繊維に紡糸し、さらに
アルゴン雰囲気下で1000℃にて熱処理し炭素化したメソ
フェーズピッチ糸の炭素繊維((d002 )は0.355nm )
を得た。該メソフェーズピッチ糸の炭素繊維は平均繊維
径17μmであった。該炭素繊維の繊維長の分布を 0.5〜
60μmに90体積%が存在するように適度に粉砕後、アル
ゴン雰囲気下で3000℃にて黒鉛化処理した。The negative carbonaceous material was obtained by the following method. First, using a 100% pure mesophase pitch obtained from a petroleum pitch as a raw material, the pitch is spun into short fibers, and further heat-treated at 1000 ° C. in an argon atmosphere to carbonize mesophase pitch yarn carbon fibers ((d 002 ) Is 0.355 nm)
I got The carbon fibers of the mesophase pitch yarn had an average fiber diameter of 17 μm. The distribution of the fiber length of the carbon fiber is 0.5 to
After appropriately pulverizing so that 90% by volume was present in 60 μm, it was graphitized at 3000 ° C. in an argon atmosphere.
【0082】得られた炭素質物は、平均繊維径が16μm
の黒鉛化炭素粉末であり、繊維長の分布で 0.5〜60μm
に90体積%が存在していた。またN2 ガス吸着BET法
による比表面積は4m2 /gであった。X線回折により
各種パラメータを半価幅中点法で測定したところ、(P
101 /P100 )の値は1:1であった。(d002 )は0.
3368nm、(Lc)は21nm、(La)は28nmであった。ま
た空気中での示差熱分析による発熱ピークは 840℃であ
った。また炭素質物中の硫黄の含有量は100ppm以下であ
った。その他酸素の含有量は100ppm以下、窒素の含有量
は100ppm以下、Fe,Niは各々1ppm であった。The obtained carbonaceous material had an average fiber diameter of 16 μm.
Is a graphitized carbon powder with a fiber length distribution of 0.5-60 μm
90% by volume. The specific surface area determined by the N 2 gas adsorption BET method was 4 m 2 / g. When various parameters were measured by the half-width half-point method by X-ray diffraction, (P
101 / value of P 100) was 1: 1. (D 002 ) is 0.
3368 nm, (Lc) was 21 nm, and (La) was 28 nm. The exothermic peak determined by differential thermal analysis in air was 840 ° C. The content of sulfur in the carbonaceous material was 100 ppm or less. In addition, the content of oxygen was 100 ppm or less, the content of nitrogen was 100 ppm or less, and each of Fe and Ni was 1 ppm.
【0083】集電体を除く正極の厚さは 275μm、集電
体の片面に塗布した混合物の単位面積当りの重量は、 3
89g/m2 であった。集電体を除く負極の厚さは 190μ
m、集電体の片面に塗布した混合物の単位面積当りの重
量は、 140g/m2 であった。The thickness of the positive electrode excluding the current collector was 275 μm, and the weight per unit area of the mixture applied to one surface of the current collector was 3 μm.
It was 89 g / m 2 . The thickness of the negative electrode excluding the current collector is 190μ
m, the weight per unit area of the mixture applied to one surface of the current collector was 140 g / m 2 .
【0084】したがって集電体を除く正極と負極の厚さ
の比は1.45:1で、両極の単位面積当たりの重量比は2.
78:1である。負極充填密度は1.56g/cm3 であった。
なお電解液量は3.85cm3 であった。 (比較例1) 以下に示すような炭素質物を負極に用い、正極と負極の
厚さ及び重量以外、実施例1と同様の電池を組み立て
た。Therefore, the ratio of the thickness of the positive electrode to that of the negative electrode excluding the current collector was 1.45 : 1, and the weight ratio of the two electrodes per unit area was 2.
78 : 1. The negative electrode packing density was 1.56 g / cm 3 .
The amount of the electrolyte was 3.85 cm 3 . (Comparative Example 1) A battery similar to that of Example 1 was assembled using a carbonaceous material as described below for the negative electrode, except for the thickness and weight of the positive electrode and the negative electrode.
【0085】負極炭素質物として1400℃で炭素化した石
油ピッチ、コークスを用いた。なおX線回折による(d
002 )は0.350nm 、(Lc)は4.5nm 、(P101 /P
100 )は0であった。示差熱ピークは 703℃、硫黄含有
率は1200ppm であった。Petroleum pitch and coke carbonized at 1400 ° C. were used as the carbonaceous material for the negative electrode. Note that (d)
002 ) is 0.350 nm, (Lc) is 4.5 nm, (P 101 / P
100 ) was 0. The differential heat peak was 703 ° C., and the sulfur content was 1200 ppm.
【0086】集電体を除く正極の厚さは 200μm、集電
体の片面に塗布した混合物の単位面積当りの重量は、 2
65g/m2 であった。集電体を除く負極の厚さは 260μ
m、集電体の片面に塗布した混合物の単位面積当りの重
量は、 150g/m2 であった。したがって集電体を除く
正極と負極の厚さの比は0.77:1で、両極の単位面積当
たりの重量比は1.77:1である。The thickness of the positive electrode excluding the current collector was 200 μm, and the weight per unit area of the mixture applied on one side of the current collector was 2 μm.
It was 65 g / m 2 . The thickness of the negative electrode excluding the current collector is 260μ
m, the weight per unit area of the mixture applied to one surface of the current collector was 150 g / m 2 . Therefore, the ratio of the thickness of the positive electrode to the thickness of the negative electrode excluding the current collector is 0.77 : 1, and the weight ratio of both electrodes per unit area is 1.77: 1.
【0087】負極充填密度は1.25g/cm3 であった。な
お電解液量は5cm3 であった。 (比較例2) 以下に示すような正極と負極の厚さ及び重量以外、実施
例5と同様な電池を組み立てた。The packing density of the negative electrode was 1.25 g / cm 3 . The amount of the electrolyte was 5 cm 3 . Comparative Example 2 A battery similar to that of Example 5 was assembled except for the thickness and weight of the positive electrode and the negative electrode as described below.
【0088】集電体を除く正極の厚さは 320μm、集電
体の片面に塗布した混合物の単位面積当りの重量は、 4
20g/m2 であった。集電体を除く負極の厚さは 140μ
m、集電体の片面に塗布した混合物の単位面積当りの重
量は、 100g/m2 、負極充填密度は1.38g/cm3 であ
った。The thickness of the positive electrode excluding the current collector was 320 μm, and the weight per unit area of the mixture applied to one side of the current collector was 4 μm.
It was 20 g / m 2 . The thickness of the negative electrode excluding the current collector is 140μ
m, the weight per unit area of the mixture applied to one surface of the current collector was 100 g / m 2 , and the negative electrode packing density was 1.38 g / cm 3 .
【0089】したがって集電体を除く正極と負極の厚さ
の比は2.29:1で、両極の単位面積当たりの重量比は
4.2:1である。負極充填密度は1.33g/cm3 であっ
た。なお電解液量は2cm3 であった。 (比較例3) 以下に示すような、正極と負極の厚さ及び重量以外、実
施例1と同様な電池を組み立てた。Accordingly, the ratio of the thickness of the positive electrode to that of the negative electrode excluding the current collector is 2.29 : 1, and the weight ratio per unit area of both electrodes is
4.2: 1. The negative electrode packing density was 1.33 g / cm 3 . The amount of the electrolyte was 2 cm 3 . Comparative Example 3 A battery similar to that of Example 1 was assembled, except for the thickness and weight of the positive electrode and the negative electrode as described below.
【0090】集電体を除く正極の厚さは 220μm、集電
体の片面に塗布した混合物の単位面積当りの重量は 290
g/m2 であった。集電体を除く負極の厚さは 240μ
m、集電体の片面に塗布した混合物の単位面積当りの重
量は 170g/m2 あった。The thickness of the positive electrode excluding the current collector was 220 μm, and the weight per unit area of the mixture applied on one side of the current collector was 290.
g / m 2 . The thickness of the negative electrode excluding the current collector is 240μ
m, the weight per unit area of the mixture applied to one surface of the current collector was 170 g / m 2 .
【0091】したがって集電体を除く正極と負極の厚さ
の比は0.92:1で、両極の単位面積当たりの重量比は1.
71:1である。負極充填密度は1.48g/cm3 であった。
なお電解液量は5cm3 であった。 (比較例4) 以下に示すような、炭素質物を負極に用いた以外、実施
例2と同様な電池を組み立てた。Therefore, the ratio of the thickness of the positive electrode to that of the negative electrode excluding the current collector is 0.92 : 1, and the weight ratio of the two electrodes per unit area is 1.
71 : 1. The negative electrode packing density was 1.48 g / cm 3 .
The amount of the electrolyte was 5 cm 3 . Comparative Example 4 A battery similar to that of Example 2 was assembled except that a carbonaceous material as shown below was used for the negative electrode.
【0092】負極炭素質は以下の方法で得られた。まず
石油ピッチから得られた純度 100%のメソフェーズピッ
チを原料として、該ピッチを短繊維に紡糸し、さらにア
ルゴン雰囲気下で2800℃にて熱処理し、黒鉛化したメソ
フェーズピッチ糸の炭素繊維(d002 )は 0.339nm、
(Lc)は18nm、(La)は30nm、(P101 /P100 )
は 0.6を得た。該炭素繊維を粉砕し、繊維長の分布は
0.5〜 100μmに20体積%が存在し、平均繊維長は 150
μmであった。平均繊維径は4μmであった。またN2
ガス吸着BET法による比表面積は 1.2m2 /gであっ
た。なお負極の集電体を除く片面当たりの重量は 120g
/m2 、厚さは 190μmで、負極充填密度は1.33g/cm
3 であった。The carbonaceous material of the negative electrode was obtained by the following method. First, using a 100% pure mesophase pitch obtained from petroleum pitch as a raw material, the pitch is spun into short fibers, and further heat-treated at 2800 ° C. in an argon atmosphere to obtain a graphitized mesophase pitch yarn carbon fiber (d 002). ) Is 0.339nm,
(Lc) is 18 nm, (La) is 30 nm, (P 101 / P 100 )
Got 0.6. The carbon fiber is crushed and the fiber length distribution is
20 volume% exists in 0.5 to 100 μm, and the average fiber length is 150
μm. The average fiber diameter was 4 μm. Also N 2
The specific surface area determined by the gas adsorption BET method was 1.2 m 2 / g. The weight per side excluding the negative electrode current collector is 120 g
/ M 2 , thickness 190μm, negative electrode packing density 1.33g / cm
Was 3 .
【0093】しかして、本実施例1から実施例6及び比
較例1から比較例4のリチウム二次電池について室温に
て充電電流 400mAで 4.2Vまで3時間の充電をし、 3.0
Vまで400mA の放電する充放電を繰り返し行い、(サイ
クル特性試験)放電容量とサイクル寿命をそれぞれ測定
した。その結果を図2に示す。Thus, the lithium secondary batteries of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 4 were charged at room temperature for 400 hours at a charging current of 400 mA to 4.2 V for 3 hours.
Charge / discharge of discharging at 400 mA to V was repeated, and (discharge cycle test) discharge capacity and cycle life were measured. The result is shown in FIG.
【0094】図2から明らかなように本実施例1〜実施
例6のリチウム二次電池では、比較例1〜4の電池に比
べて、容量が大きく、かつサイクル寿命が格段に向上す
ることがわかる。As is apparent from FIG. 2, the lithium secondary batteries of Examples 1 to 6 have larger capacities and significantly improved cycle life as compared with the batteries of Comparative Examples 1 to 4. Understand.
【0095】また、実施例3の電池について電池作動条
件を60℃とし実施例1と同様なサイクル特性試験を行
いサイクル寿命について測定した。300サイクル作動
後の容量は室温で同じ回数サイクル作動させた電池の容
量の80%程度であった。比較として電解質にLiPF
6 を用いた以外は実施例3と同様な電池を作製し、室温
及び60℃について同様のサイクル試験を行った。30
0サイクル作動後の容量は室温で同じ回数サイクル作動
させた電池の容量の50%程度であった。Further, the battery of Example 3 was operated at a battery operating condition of 60 ° C., and the same cycle characteristics test as in Example 1 was performed to measure the cycle life. The capacity after 300 cycles of operation was about 80% of the capacity of the battery that was cycled the same number of times at room temperature. For comparison, LiPF was used as the electrolyte.
A battery similar to that of Example 3 was prepared except that No. 6 was used, and a similar cycle test was performed at room temperature and 60 ° C. 30
The capacity after the zero cycle operation was about 50% of the capacity of the battery operated at the same number of times at room temperature.
【0096】一方、実施例では全て、電解液の溶媒とし
てEC/PC/DEC(1:1:1)を用いたが、E
C、/DEC(1:1),EC/γ−BL(1:1),
EC/γ−BL/DEC(2:1:1)あるいはEC/
PC(1:1)の混合溶媒を用いても、本実施例と同
様、高容量長寿命が得られてた。また粘度を低下させる
ためトルエン、m−キシレンを5VOL %を添加しても同
様に高容量・長寿命が得られた。On the other hand, in all the examples, EC / PC / DEC (1: 1: 1) was used as a solvent for the electrolytic solution.
C, / DEC (1: 1), EC / γ-BL (1: 1),
EC / γ-BL / DEC (2: 1: 1) or EC /
Even when a mixed solvent of PC (1: 1) was used, high capacity and long life were obtained as in this example. Similarly, high capacity and long service life were obtained even when 5 VOL% of toluene and m-xylene were added to lower the viscosity.
【0097】[0097]
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば高容
量でサイクル寿命に優れたリチウム二次電池を提供でき
る。As described above, according to the present invention, a lithium secondary battery having a high capacity and an excellent cycle life can be provided.
【図1】 本発明の実施例1における円筒型リチウム二
次電池を示す部分断面図。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a cylindrical lithium secondary battery according to Embodiment 1 of the present invention.
【図2】 実施例1〜実施例6及び比較例1及び比較例
4のリチウム二次電池における放電容量との関係を示す
特性図。FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the discharge capacity of the lithium secondary batteries of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 4.
1…ステンレス容器 3…電極群 4…正極 5…セパレータ 6…負極 8…封口板 9…正極端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stainless steel container 3 ... Electrode group 4 ... Positive electrode 5 ... Separator 6 ... Negative electrode 8 ... Sealing plate 9 ... Positive electrode terminal
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−332482(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/40 H01M 4/02 - 4/04 H01M 4/58 Continuation of the front page (56) References JP-A-4-332482 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 10/40 H01M 4/02-4/04 H01M 4 / 58
Claims (3)
ム、チタン、モリブデン又は鉄から選ばれる少なくとも
一種以上の金属を主体とするリチウム金属化合物を活物
質とする正極と、 リチウムイオンを吸蔵・放出し、示差熱分析で700℃
以上に発熱ピークを有しかつX線回折による黒鉛構造の
(101)回折ピーク(P101)と(100)回折ピー
ク(P100)のピーク強度比(P101/P100)が0.7
以上2.2以下の炭素質物の粉末を含む負極と、 非水電解液とを備えたリチウム二次電池であって、 正極の厚さと負極の厚さの比は2:1〜0.9 :1とし、
かつ正極単位面積当たりの重量と負極の単位面積当たり
の重量の比は4:1〜2:1とすることを特徴とするリ
チウム二次電池。1. A positive electrode comprising, as an active material, a lithium metal compound mainly composed of at least one metal selected from the group consisting of cobalt, nickel, manganese, vanadium, titanium, molybdenum, and iron; 700 ° C by thermal analysis
As described above, the peak intensity ratio (P 101 / P 100 ) of the (101) diffraction peak (P 101 ) and the (100) diffraction peak (P 100 ) of the graphite structure having an exothermic peak by X-ray diffraction is 0.7.
A lithium secondary battery comprising a negative electrode containing a carbonaceous material powder of 2.2 or less and a non-aqueous electrolyte, wherein the ratio of the thickness of the positive electrode to the thickness of the negative electrode is 2: 1 to 0.9: 1. ,
And a ratio of the weight per unit area of the positive electrode to the weight per unit area of the negative electrode is from 4: 1 to 2: 1.
cm3であることを特徴とする請求項1記載のリチウム
二次電池。2. The packing density of the negative electrode is 1.35 to 1.80 g /
2. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the size of the lithium secondary battery is cm 3 .
又はメソフェーズ小球体であることを特徴とする請求項
1記載のリチウム二次電池。3. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the carbonaceous material is mesophase pitch-based carbon fibers or mesophase spherules.
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